DE69112001T2 - Vorrichtung zur Ausrichtung eines optischen Bauteiles. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Polygons oder eines anderen optischen Bauteils relativ zu einer Unterlage, so daß das Polygon von der Unterlage entfernt und auf ähnlichen Unterlagen wieder angebracht werden kann, ohne ein erneutes Ausrichten erforderlich zu machen.
• Für das Justieren und Anbringen optischer Bauteile sind bereits verschiedene Arten von Vorrichtungen bekannt. US-A 4,496,416 bezieht sich zum Beispiel auf eine Methode und Vorrichtung für das Justieren und Anbringen optischer Bauteile in optischen Geräten. In diesem Patent positionieren die Vorrichtung und Methode ein optisches Element eines Teleskops in bezug zu anderen Teilen des Teleskops und verbinden das Element nach dem Justieren starr und dauerhaft mit dem Teleskop.
• Die Methode und die Vorrichtung, die in US-A 4,496,416 dargestellt werden, erfordern ein optisches Element, das in bezug auf ein bestimmtes Gerät justiert und dann mit Hilfe von Klebstoff mit diesem Gerät verbunden wird. Wenn das optische Element ausgewechselt werden muß, muß dieser Vorgang wiederholt werden. Daher kann ein optisches Gerät oder Teile davon bei der Methode und Vorrichtung dieses Patents nicht ausgewechselt werden, ohne ein erneutes Justieren und Positionieren des Elements erforderlich zu machen.
• US-A 4,537,827 bezieht sich auf eine optisch flache Halbleiter-Grundplattenstruktur. Das Patent stellt einen Silikonwafer dar, der auf eine Grundplatte aufgebracht werden kann. Er enthält ein optisches Bauteil, wie zum Beispiel ein Flüssigkristall-Lichtventil. Eine optisch flache Oberfläche drückt den Silikonwafer gegen eine Grundplatte und gegen eine O-Ring-Dichtung, die um ein flüssiges Klebemittel herum angeordnet ist. Das flüssige Klebemittel verteilt die Druckkraft hydrostatisch, damit die optische Flachheit und der Eigenausgleich der Menge des vom O-Ring umgebenen, flüssigen Klebemittels gewährleistet ist.
• Die Vorrichtung des US-A 4,537,827 wurde so konstruiert, daß sich ein optisch flaches Element ergibt. Dabei wird der hydrostatische Druck benutzt, um die Halbleitervorrichtung flach zu halten, während das Klebemittel härtet. Die Erfordernis, optisch flache Bauteile herzustellen, erhöht die Kosten für die Befestigung und bedarf der Anwendung hydrostatischer Kräfte. Der Ring, der das Klebemittel an Ort und Stelle hält, kann sich radial ausdehnen, so daß beim Andrücken des Elements überschüssiges Klebemittel ausgeglichen wird. Daher variiert der äußere Durchmesser des Bauteils je nach der Menge des Klebemittels. Die resultierenden unterschiedlichen Durchmesser des Bauteils können bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils akzeptabel sein, beim Ausrichten der Vorrichtung können sie jedoch ein Problem darstellen, da die relativen Größen bestimmter Teile zueinander kontrolliert werden müssen.
• Um die notwendige Genauigkeit und Qualität bei Laserdruckern zu erreichen wie beispielsweise durch ein drehbares Polygon mit spiegelnden Oberflächen aus mehreren Kristallflächen, benötigen Laserdrucker und andere optische Geräte eine präzise Positionierung ihrer optischen Elemente. Solche optischen Systeme können bei der Herstellung eingebaut und präzise in jedem einzelnen Drucker ausgerichtet werden. Wenn jedoch ein späteres Auswechseln des Polygons nötig wird, muß der gesamte Ausrichtungsvorgang wiederholt werden, und dies kann nur schwer vor Ort beim Kunden durchgeführt werden. Während kleine Drucker leicht zu einer Reparaturwerkstatt transportiert werden können, sind viele Drucker, die ein optisches System enthalten, relativ groß, und der Transport des kompletten Druckers zu einer Reparaturwerkstatt ist unpraktisch und teuer. Daher besteht ein Bedarf an einer justierbaren Konsole, die vor der Einrichtung optischer Bauteile, wie z.B. eines Polygons, in einem Drucker oder ähnlichem verwendet werden kann, so daß das ausgerichtete optische Bauteil entweder beim Zusammenbau des Druckers oder später bei einer Reparatur oder einem Austausch des optischen Bauteils eingebaut werden kann, wobei eine präzise Positionierung des Bauteils im Drucker gewährleistet sein muß.
• Ein Ziel der Erfindung ist es, ein durch ein Gehäuse gehaltertes optisches Bauteil so auszurichten, daß das Bauteil und das Gehäuse dann in ein optisches System eingebaut werden können, ohne daß ein erneutes Ausrichten des optischen Bauteils erforderlich ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum genauen Ausrichten der Winkelstellung der Drehachse des Polygons für einen Laserscanner in bezug auf andere optische Elemente des Scanners zu liefern, was relativ preisgünstig ist, und wodurch die zuvor erwähnten Probleme herkömmlicher Konstruktionen gelöst werden.
• Diese Ziele werden durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht teilweise in aufgelösten Einzelteilen einer Vorrichtung zum Ausrichten eines optischen Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung
• Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2- 2 aus Fig. 1, der eine der in der Vorrichtung verwendeten Konsolen darstellt;
• Fig. 3 eine vergrößerte, perspektivische Draufsicht des Polygons aus Fig. 1;
• Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Polygons von unten;
• Fig. 5 eine vergrößerte Perspektivansicht eines der Schieber der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; sowie
• Fig. 6 eine Ansicht einer der Konsolen in aufgelösten Einzelteilen.
• Wie in Fig. 1, 3 und 4 der Zeichnungen dargestellt, wird die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung allgemeine mit 10 bezeichnet und kann zum Justieren von verschiedenen optischen Bauteilen verwendet werben. Sie ist besonders hilfreich beim Ausrichten eines Polygons 12, das durch ein Gehäuse 14 gehalten wird. Polygon 12 enthält eine Vielzahl von Spiegeloberflächen 16, von denen acht auf den Zeichnungen dargestellt sind. Das Polygon ist um eine Achse X, Fig. 3., drehbar, die durch den Mittelpunkt des Polygons verläuft, wobei die Kantenflächen in gleichmäßigem Abstand von der Achse entfernt angeordnet sind.
• Das Gehäuse 14 ist im allgemeinen zylindrisch geformt und hat eine kreisförmige obere Oberfläche 20 und eine zylindrische Außenwand 22. Oberfläche 20 und Wand 22 sind koaxial zueinander und haben eine Achse, die mit der Achse X übereinstimmt. Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält der untere Teil des Gehäuses eine kreisförmige innere Oberfläche 24 und zwei ringförmige äußere Oberflächen 26 und 28, die die Oberfläche 24 umschließen und durch die Absätze 30 und 32 von ihr getrennt sind.
• Das Gehäuse 14 verfügt über drei durchgehende Bohrungen 34, die in jeweils gleichem Abstand zur Achse X und außen am Polygon angeordnet sind. Die Bohrungen 34 befinden sich im gleichen Abstand zueinander, so daß sie in Abständen von 120º um die Achse X herum angeordnet sind. Die Bohrungen 34 sind gestuft angeordnet, sie enthalten einen im allgemeinen zylindrischen Teil 34a (Fig. 2), der zur oberen Oberfläche 20 des Gehäuses hin geöffnet ist, und einen etwas größeren zylindrischen Teil 34b, der zur unteren Oberfläche 28 des Gehäuses hin geöffnet ist. Dadurch entsteht ein Absatz 36 zwischen den Abschnitten 34a und 34b.
• Wenn das später beschriebene Ausrichten des Polygons 12 abgeschlossen ist, wird das Polygon mit einer Staubschutzhülle 38 (Fig. 1) abgedeckt. Die Staubschutzhülle hat einen Flansch 40, der sich auf der oberen Oberfläche 20 des Gehäuses 14 befindet. Schrauben 42 verlaufen durch die Öffnungen im Flansch und werden in die öffnungen 43 (Fig. 3) des Gehäuses 14 eingeschraubt, um die Staubschutzhülle zu befestigen. Eine Öffnung 44 in der Hülle ist in bezug auf die verspiegelten Oberflächen 16 so plaziert, daß die Oberflächen durch die Öffnung zu sehen sind, wenn das Polygon in einem Laserscanner oder ähnlichem gedreht wird.
• Zum Ausrichten des Polygons wird eine Haltevorrichtung verwendet, die allgemein mit 50 gekennzeichnet ist. Die Haltevorrichtung enthält eine ringförmige Unterlage 52 mit einer Außenwand 54 und einer Innenwand 56 (Fig. 5), die im wesentlichen koaxial zueinander liegen. Die Innenwand 56 hat einen Durchmesser, der ein wenig größer ist als der Absatz 32 an der Unterseite des Gehäuses 14, so daß das Gehäuse auf der oberen Oberfläche der Unterlage aufgesetzt werden kann, wobei der Absatz 32 in die Öffnung hineinragt, die durch die Wand 56 gebildet wird, und wobei die ringförmige Oberfläche 28 an der Unterseite des Gehäuses genau über der Oberfläche 58 liegt. Die Innenwand 56 der Unterlage ist in bezug auf den Absatz 32 groß genug, um eine gewisse Bewegung des Gehäuses in radialer Richtung relativ zur Unterlage zu gewährleisten, so daß das Gehäuse genau ausgerichtet werden kann, wie später noch näher erläutert wird. Die Unterlage wird mit Hilfe von Vorrichtungen (nicht abgebildet) angebracht, so daß sie in zwei entgegengesetzte Richtungen um ihre eine Achse gedreht werden kann, wie durch den Pfeil 60 in Fig. 1 dargestellt.
• Die Unterlage 52 verfügt in der oberen Oberfläche 58 über eine Vielzahl kreisförmiger Aussparungen 62, von denen eine in Fig. 2 und 5 dargestellt ist. Eine Bohrung 64 verläuft durch die Unterlage 52 in der Mitte jeder Aussparung 62. Diese Aussparungen nehmen Teile der Konsole auf, wie später beschrieben wird. Die Aussparungen 62 liegen genau auf der Haltevorrichtung und nehmen daher dieselben relativen Positionen oder Stellungen wie ähnliche Bauteile (wie angehobene Konsolen, nicht dargestellt) in Laserscannern ein. So kann ein an der Haltevorrichtung 50 ausgerichtetes Polygon in den Scanner eingebaut werden, ohne das Polygon erneut auszurichten.
• Fig. 2 und 6 zeigen eine der Konsolen 70 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie zum Ausrichten des Polygons verwendet wird. Die Konsole enthält eine Befestigungsplatte 72, ein elastisches ringförmiges Element 74 und eine Buchse 76.
• Die Befestigungsplatte 72 umfaßt ein zylindrisches Unterteil 78 und ein zylindrisches Oberteil 80 mit geringerem Radius. Die Teile 78, 80 sind koaxial zueinander angeordnet, und eine zylindrische Bohrung 81 verläuft durch die Mitte der Platte. Ein Absatz 82 oben an Teil 78 umgibt das Oberteil 80. Der äußere Durchmesser des Unterteils 78 ist relativ zur Aussparung 62 in der Unterlage 50 so beschaffen, daß das Unterteil genau in die Aussparung paßt, wie in Fig. 2 gezeigt. Ebenso ist der äußere Durchmesser der Befestigungsplatte 72 etwas kleiner als der Durchmesser des Teiles 34b von Bohrung 34, so daß das Gehäuse 14 über den Teil 72 der Befestigungsplatte gleiten kann.
• Das ringförmige Element 74 besteht aus elastischem Material wie beispielsweise Gummi, Schaumstoff, Kunststoff usw. Die Innenfläche 84 des elastischen, ringförmigen Elements hat einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich oder ein wenig kleiner als der äußere Durchmesser des Oberteils 80 der Befestigungsplatte ist. Das ringförmige Element schließt sich eng um das Oberteil 80, und die Unterseite des Rings sitzt auf dem Absatz 82 auf, wie in Fig. 2 dargestellt. Der Durchmesser der Außenfläche 86 des Rings ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Unterteils 78 der Befestigungsplatte, so daß er ebenfalls in den zylindrischen Teil 34b der Bohrung 34 paßt. Das elastische, ringförmige Element 74 ist höher als das Oberteil 80 der Befestigungsplatte, so daß das ringförmige Element aus dem Oberteil der Befestigungsplatte herausragt, wie in Fig. 2 gezeigt. Dadurch umgibt das ringförmige Element einen Bereich, der durch die Oberfläche 88 des Oberteils der Befestigungsplatte und den hervorstehenden Bereich des elastischen Elements gebildet wird. Dieser Bereich nimmt einen Klebstoff 90 auf, wie beispielsweise einen Epoxidklebstoff, der die Befestigungsplatte mit der Buchse verbindet, wie später näher erläutert wird. Das ringförmige Element verhindert jedoch ein seitliches Herausfließen des Klebstoffs, wo er das Gehäuse 14 berühren und die Vorrichtung mit dem Gehäuse verbinden könnte.
• Die Buchse 76 ist mit einer Stufe konstruiert, die einen zylindrischen zweiten Teil 92 und einen zylindrischen ersten Teil 94 mit etwas kleinerem Durchmesser umfaßt, so daß sich ein ringförmiger Absatz 96 bildet. Eine Bohrung 98 verläuft senkrecht durch die Buchse und hat im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Bohrung 81 in der Befestigungsplatte. Der äußere Durchmesser des zweiten Teils 92 der Buchse ist etwas kleiner als der äußere Durchmesser des zylindrischen Teils 34b der Bohrung in Gehäuse 14. Dadurch hat der zweite Teil 92 innerhalb des Bohrungsteils 34b Bewegungsfreiheit. Der äußere Durchmesser des ersten Teils 94 der Buchse jedoch ist im wesentlichen gleich dem Bohrungsteil 34a, so daß dort der erste Teil 94 und der Bohrungsteil 34a eng aneinander gedrückt oder gepreßt werden, damit die Buchse fest an ihrem Platz in der Bohrung gehaltert wird. Die Buchse wird in die Bohrung hineingeschoben, bis sie am Absatz 96 anschlägt und gegen den Absatz 36 im Gehäuse stößt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der erste Teil 94 der Buchse und der Bohrungsteil 34a können mit einem Gewinde versehen werden, so daß die Buchse in das Gehäuse eingeschraubt und nicht nur mit einer Preßpassung gehaltert wird.
• Wie oben beschrieben, verbindet der Klebstoff die Befestigungsplatte mit der Buchse, aber das ringförmige Element verhindert ein seitliches Herausfließen des Klebstoffs 90 dort, wo er die Konsole am Gehäuse 14 festkleben könnte. Ebenso wird die Buchse mit einer Preßpassung zwischen dem ersten Teil 94 und dem Bohrungsteil 34a im Gehäuse festgehalten. Dadurch wird die Konsole im wesentlichen dauerhaft am Gehäuse angebracht, kann aber trotzdem insgesamt aus dem Gehäuse entnommen werden, indem die Buchse nach unten gedrückt wird, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Wenn das Polygon anfangs nicht richtig ausgerichtet wurde, oder wenn ein erneutes Ausrichten aus irgendeinem Grund zu einem späteren Zeitpunkt erforderlich wird, kann die Konsole leicht herausgenommen und das Polygon mit einer neuen Konsole eingebaut werden. Dies ist wichtig für ein optisches Bauteil, wie beispielsweise ein Polygon, da es so teuer ist (zum Beispiel ca. US$ 1.000,-), daß ein erneutes Ausrichten des Bauteils anstelle der Zerstörung der falsch ausgerichteten Bauteile wünschenswert ist.
• Wie in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt, befinden sich drei der Bohrungen 34 im Gehäuse 14. Drei Konsolen 70 sind vorhanden. Die Buchse 76 jeder Konsole ist in eine der Bohrungen 34 durch den größeren zylindrischen Bohrungsteil 34b eingesteckt, bis sie die Absätze 36 und 96 berührt. Die Preßpassung zwischen dem ersten Teil 94 und dem Bohrungsteil 34a hält die Buchse an ihrem Platz im Gehäuse 14. Die Befestigungsplatten der Konsolen liegen auf den drei kreisförmigen Aussparungen 62 der Unterlage 50, und die elastischen ringförmigen Elemente 74 werden auf der Befestigungsplatte angebracht, bevor oder nachdem die Platten in die Aussparungen 62 gesteckt werden. Dann wird der Klebstoff 90 auf die Oberfläche 88 der Befestigungsplatten aufgetragen, und das Gehäuse 14 wird über der Unterlage 52 in Position gebracht, so daß die elastischen ringförmigen Elemente 74 und die Befestigungsplatten 72 in die vergrößerten Bohrungsteile 34b der Bohrungen 34 eindringen, bis die Bereiche der Konsole positioniert sind, wie in Fig. 2 dargestellt.
• Fig. 1 und 5 enthalten drei allgemein mit 100 bezeichnete Schieber. Diese liegen auf der Unterlage 50 der Haltevorrichtung und können mit dem Gehäuse 14 in Eingriff gebracht werden, um das Gehäuse während des Ausrichtens des Polygons in Richtung der Unterlage zu lenken, wie später ausführlicher beschrieben wird. Wie in Fig. 5 am deutlichsten zu sehen, hat jeder Schieber eine im allgemeinen rechteckige Unterlage 102, die auf der Oberfläche 58 der Haltevorrichtung 50 sitzt. Mehrere Schlitze 104 verlaufen durch die Unterlage 102, und jeder Schlitz nimmt einen Stift 106 locker auf, der aus der Oberfläche 58 der Haltevorrichtung nach oben herausragt. Durch diese Stift- Schlitz-Einrichtung wird gewährleistet, daß die Schieber entlang der Oberfläche 58 der Haltevorrichtung zum Gehäuse 14 hin und vom Gehäuse weg bewegt werden können. Ein anderer Schlitz 108 im mittleren Abschnitt der Unterlage 102 nimmt eine Schraube 110 auf, deren Kopf größer ist als die Breite des Schlitzes 108. Die Schraube 110 wird in eine Bohrung (nicht dargestellt) in der Haltevorrichtung 50 geschraubt. Wenn die Schraube gegen die Oberfläche der Unterlage der Schieber angezogen wird, wird der Schieber fest auf der Haltevorrichtung befestigt. Durch Lösen der Schraube 110 kann die Haltevorrichtung zum Gehäuse 14 hin und vom Gehäuse weg justiert werden.
• Zwei Stützen 112 sind an der Unterlage des Schiebers befestigt und ragen nach oben aus ihr heraus. Ein schwenkbarer Arm 114 ist durch Drehzapfen 116, die zwischen den Enden des Arms durch die Stützen in den Arm hinein reichen, mit dem oberen Ende dieser Stützen verbunden.
• Der schwenkbare Arm 114 besitzt ein Ende 114a, das durch die Bewegung des Schiebers relativ zur Unterlage 52 so justiert werden kann, daß es über dem Gehäuse 14 liegt. Ein Stift 118 ragt nach unten aus dem Ende 114a des Arms heraus und kann durch Drehen des Arms um die Drehzapfen 116 mit der Oberfläche 20 des Gehäuses 14 verbunden werden. Das untere Ende des Stiftes ist abgerundet und kann bei Bedarf am Ende mit einem drehbaren Ball versehen werden, der die Oberfläche des Gehäuses zum Eingriff bringt.
• Das andere Ende 114b des Arms liegt über der Unterlage 102 des Schiebers. Eine Spannfeder 120 ist mit der Unterlage 102 des Schiebers und mit der Unterseite des Arms 114 verbunden, so daß der Arm um die Drehzapfen 116 entgegen dem Uhrzeigersinn vorgespannt ist, wie in Fig. 5 zu sehen. Eine Feinstellschraube 122 verläuft durch das Ende 114b des Arms und besitzt einen Stab 124, der unter dem Arm herausund in die Oberfläche der Unterlage 102 des Schiebers hineinragt. Das obere Ende der Feinstellschraube 122 gleicht einem herkömmlichen Nikrometer, da durch die Drehbewegung des oberen Teils in jede der beiden entgegengesetzten Richtungen kleine, schrittweise Bewegungen des Stabs 124 nach unten oder oben bewirkt werden. Wenn die Feinstellschraube justiert wird, um das Armende 114b nach oben gegen die Kraft der Spannfeder 120 zu bewegen, ergibt sich eine entsprechende kleine, schrittweise Bewegung des Stifts 118 am anderen Ende des Arms nach unten in Richtung des Gehäuses 14. Wenn die Feinstellschraube in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, zieht die Feder 120 das Armende 114b nach unten und hebt den Stift 118 aus dem Gehäuse 14 heraus.
• Einer der drei Schieber 100 verfügt über einen mit einer Feder vorgespannten Stift 126, der aus der Unterlage 102 des Schiebers in Richtung der Außenwand 22 des Gehäuses 14 herausragt. Der Schieber mit dem Stift 126 ist in Fig. 5 und im oberen Abschnitt von Fig. 1 dargestellt. Wenn das Gehäuse 14 zunächst auf die Haltevorrichtung 50 gelegt wird, grenzt die Gehäusewand 22 an zwei paarweise angeordnete Positionierstifte 128 (Fig. 1), die aus der Oberfläche 58 der Unterlage 52 nach oben herausragen. Jeder der Positionierstifte 128 ist um die Unterlage 52 herum im Winkel von ca. 135º vom Schieber mit Stift 126 und ca. 90º von einander entfernt angeordnet. Nachdem das Gehäuse zunächst auf die Haltevorrichtung gelegt wurde, wird der Schieber 100, wie oben in Fig. 1 gezeigt, aus einer eingezogenen Position in Richtung des Gehäuses 14 bewegt, bis das Armende 114a über der Oberfläche 20 des Gehäuses liegt. Wenn dies eintritt, berührt der Stift 126 auf der Unterlage des Schiebers die Wand 22 des Gehäuses und drückt das Gehäuse fest auf die Positionierstifte 128. Dann wird die Schraube 110 angezogen, so daß der Schieber 100, oben in Fig. 1, fest an seinem Platz befestigt wird. Der mit einer Feder vorgespannte Stift 126 dient zusammen mit den Positionierstiften 128 dazu, die Position des Gehäuses 14 relativ zur Haltevorrichtung in der Ebene der Unterlage 52 präzise zu bestimmen. Wenn dies geschehen ist, können die anderen Schieber 100 auch aus der eingezogenen Position in die in Fig. 1 dargestellte Position bewegt werden, in der die Stifte 118 über der Oberfläche 20 des Gehäuses liegen, und dann ebenso in dieser Position befestigt werden, und zwar durch Anziehen der entsprechenden Schrauben 110 der Schieber.
• Ein herkömmlicher selbsttätiger Kollimator 130 wird während des Ausrichtens des Polygons 12 benutzt. Der Kollimator wirft ein Parallelstrahlenbündel auf eine Oberfläche 16 des Polygons. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird die Haltevorrichtung relativ zum Kollimator so ausgerichtet, daß das Strahlenbündel vom Kollimator zur Oberfläche 16 über eine der Bohrungen 34 und eine Konsole 70 in der Bohrung verläuft. Das Licht, das von der Polygonoberfläche zurück zum Kollimator reflektiert wird, zeigt die Winkelstellung des Polygons auf der Haltevorrichtung an. Durch Verwendung der Schieber 100 wird die Winkelposition des Polygons um die Achse des Strahlenbündels aus dem Kollimator justiert, bis das vom Polygon zum Kollimator reflektierte Licht anzeigt, daß das Polygon richtig in der Haltevorrichtung ausgerichtet wurde.
• Die Bedienung der Vorrichtung zum Ausrichten des Polygons wird nun beschrieben. Vor der Verwendung der Vorrichtung zum Ausrichten von Serienpolygonen, die in einen Laserscanner (oder ein anderes Gerät) eingebaut werden sollen, wird ein Musterpolygon auf die Haltevorrichtung 50 gelegt. Das Musterpolygon ist ein Normmaß, die Serienpolygone müssen dieser Norm entsprechen. Die Drucker, die die Serienpolygone aufnehmen, sind so gebaut, daß das Musterpolygon, oder ein passend zum Musterpolygon ausgerichtetes Serienpolygon, ohne erneutes Ausrichten in den Drucker eingebaut werden können. Insbesondere besitzt der Drucker Vorrichtungen, wie beispielsweise Konsolen (nicht dargestellt), die in genau derselben Richtung und in denselben relativen Position wie die Aussparungen 62 in der Haltevorrichtung angeordnet sind. Wenn daher die Haltevorrichtung einmal auf das Musterpolygon ausgerichtet wurde, und mehrere Drucker so konstruiert werden, daß sie das Musterpolygon oder ein ebenso wie das Musterpolygon durch Betätigung der Schieber ausgerichtetes Serienpolygon aufnehmen, kann das Polygon ohne erneutes Ausrichten in den Drucker eingebaut werden, und die Polygone sind unter den verschiedenen Druckern ohne erneutes Ausrichten der Drucker austauschbar.
• Anfangs wird das Musterpolygon auf die drehbare Unterlage der Haltevorrichtung 50 aufgelegt, und der selbsttätige Kollimator 130 bestimmt die Position des Musters relativ zur Haltevorrichtung. Nachdem die erste Winkelposition bestimmt ist, wird die Unterlage der Haltevorrichtung um 120º gedreht, und der Vorgang wiederholt. Die Unterlage der Haltevorrichtung kann erneut um 120º gedreht und der Vorgang zum dritten Mal wiederholt werden. Jedesmal verläuft das Strahlenbündel des Kollimators direkt über der Konsole 70 in der Bohrung 34, wenn die Messungen vorgenommen werden. Wenn die Winkelstellung des Musterpolygons auf der Haltevorrichtung einmal bekannt ist, werden alle Serienpolygone in bezug auf die Haltevorrichtung ausgerichtet, so daß sie mit der Stellung des Musterpolygons übereinstimmen.
• Wenn ein Serienpolygon justiert werden muß, liegt die Befestigungsplatte 72 jeder der drei Konsolen in den kreisförmigen Aussparungen 62 der Oberfläche der Unterlage 52, und das elastische ringförmige Element 74 für jede Konsole umgibt den oberen Teil 80 der Befestigungsplatte. Dann wird eine kleine Menge Klebstoff 90 auf den Bereich über der Oberfläche 88 der Befestigungsplatte aufgetragen, radial von der Innenfläche des elastischen ringförmigen Elements 74 nach innen. Vorzugsweise wird die Dicke des Klebstoffs gering gehalten, um eine ausreichende mechanische Kraft beizubehalten und ein Schrumpfen des Klebstoffs während des Trocknens so gering wie möglich zu halten. Beispielsweise kann die Dicke des Klebstoffs zwischen 0,05 mm und 0,46 mm liegen. Das elastische ringförmige Element hält den Klebstoff auf der Oberfläche 88 zurück und verhindert dessen seitliches Ausfließen und Kontakt mit dem zylindrischen Bereich 34b und der Bohrung 34. Wenn jedoch die Schieber die Buchsen 76 der Konsolen in Richtung der Platten 72 drücken, kann Klebstoff radial in die Bohrungen 81 und 98 hineinfließen und dadurch den Aufbau eines hohen hydrostatischen Drucks im Klebstoff verhindern. Dieser hydrostatische Druck ist unerwünscht, da er der Bewegung der Buchse 76 in Richtung der Platten 72 entgegenwirkt und dadurch das Justieren des Polygons verhindert oder kompliziert.
• Die Buchse 76 jeder Konsole wird in Preßpassung im oberen Bereich 34a der Bohrung 34 im Gehäuse gebracht. Dann wird das Gehäuse 14 auf die Haltevorrichtung gelegt, wobei die Buchsen 76 in bezug auf die Befestigungsplatten 72 und die elastischen ringförmigen Elemente 74 angeordnet ist, wie in Fig. 2 und 6 gezeigt.
• Vor dem Auflegen des Gehäuses auf die Haltevorrichtung wild jeder Schieber 100 von der kreisförmigen Innenwand 56 durch Lösen der Schrauben 110 und manuelles Ziehen der Schieber in Richtung der Außenwand 54 der Haltevorrichtung weggezogen. Wenn die Schieber zurückgezogen sind, entsteht genügend Platz, um das Gehäuse auf die Unterlage 52 zu legen, wie zuvor beschrieben wurde. Dann wird der Schieber 100, oben in Fig. 1 dargestellt, in Richtung des Gehäuses 14 bewegt, um den mit einer Feder vorgespannten Stift 126 mit der Wand 22 des Gehäuses ein Eingriff zu bringen. Dadurch wird das Polygongehäuse nach unten gedrückt, wie in Fig. 1 zu sehen ist, bis die Wand 22 fest mit den Positionierstiften 128 verbunden ist. Dadurch wird das Gehäuse 14 auf der Haltevorrichtung positioniert. Dann wird die Schraube 110 des oberen Schiebers angezogen, um den oberen Schieber 100 zu befestigen. Die anderen beiden Schieber werden in gleicher Weise justiert, um die Stifte 118 über das Gehäuse zu bringen, und die Schrauben 110 werden angezogen. Nach diesen Justierungen nehmen die Teile die relativen Positionen zueinander, wie in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt, ein. Zu diesein Zeitpunkt befinden sich die Stifte 118 jedes der drei Schieber über der Oberfläche 14 und in der Mitte zwischen den beiden nebeneinander liegenden Bohrungen 34, die die Buchsen 76 der Konsolen aufnehmen.
• Als nächstes werden die Feinstellschrauben 122 der Schieber justiert, um die Arme 114 in eine Richtung zu drehen, damit die Stifte 118 gegen das Gehäuse 14 drücken. Die Schieber können so justiert werden, daß sie entweder das Gehäuse und das Polygon ausschließlich nach unten drücken, oder auch das Gehäuse und das Polygon relativ zur Haltevorrichtung 50 drehen. Beim Justieren der Schieber auf der linken und rechten Seite des Kollimators neigt sich das Gehäuse und das Polygon um die Achse des Strahlenbündels vom Kollimator 130. Wenn dies eintritt, wird der selbsttätige Kollimator verwendet, um festzustellen, wann das Polygon 12 so justiert wurde, daß es exakt mit der Position übereinstimmt, die das Musterpolygon auf der Haltevorrichtung 50 einnimmt. Nachdem die Oberseite des Polygons an dem selbsttätigen Kollimator ausgerichtet wurde, wird die Unterlage 52 der Haltevorrichtung um 1200 gedreht und der Vorgang wiederholt. Während des Ausrichtungsvorgangs werden die Buchsen 76 der Konsolen in Richtung der Unterlagen 72 gedrückt und drücken dadurch die elastischen ringförmigen Elemente 74 zusammen. Wenn die richtige Justierung des Serienpolygons auf der Haltevorrichtung abgeschlossen ist, bleibt das Polygon auf der Haltevorrichtung bis der Klebstoff 90 gehärtet ist. Der Klebstoff verbindet die Befestigungsplatte 72 und das elastische ringförmige Element 74 jeder der Konsolen mit der zugehörigen Buchse 76, um einheitliche Konsolen zu bilden. Die Konsolen werden durch die Preßpassung zwischen dem Buchsenteil 94 und dem Gehäuse 14 so mit dem Gehäuse verbunden, daß die Konsolen Teil des Serienpolygons werden. Wie jedoch bereits erklärt wurde, verbindet der Klebstoff die Konsolen nicht mit dem Gehäuse, so daß die Konsolen bei Bedarf durch Herunterdrücken der Buchse herausgenommen werden können, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Dies stellt sicher, daß ein falsch ausgerichtetes Polygon leicht erneut ausgerichtet werden kann und nicht zerstört werden muß.
• Das Polygon kann in jeder zweckmäßigen Weise in einen Drucker eingebaut werden. Niederhalteschrauben können zum Beispiel durch die Bohrungen 81, 98 in die Konsolen eingeschraubt werden, um das Polygon im Drucker zu befestigen.
• Während des Ausrichtungsvorgangs werden die elastischen ringförmigen Elemente 74 der Konsolen zusammengedrückt, wie oben erläutert. Während die elastischen ringförmigen Elemente 74 ein seitliches Ausfließen des Klebstoffs verhindern, nimmt der Druck ab, der auf den Klebstoff während des Ausrichtens ausgeübt wird, weil der Klebstoff seitlich in die Bohrungen 81 und 98 fließen kann. Dadurch entsteht nur geringer oder gar kein hydrostatischer Druck, der einem Justieren der Konsolen während des Ausrichtungsvorgangs entgegenwirken würde.
• Die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung gewährleistet sehr genaues Justieren des Polygons (oder anderer optischer Geräte) und erlaubt das Ausrichten der Winkelstellung der Drehachse des Polygons in bezug auf ein festgelegtes Normmaß (z.B. das Musterpolygon), was wiederum in einer festgelegten Beziehung zum Drucker steht, der das Polygon aufnimmt. Die Vorrichtung ist relativ einfach und bedarf keiner (teuren) Präzisionskonstruktion des Polygons, wie sie in einigen Vorrichtungen benötigt wird. Ebenso müssen in der Haltevorrichtung justierte Polygone in Seriendruckern nicht erneut justiert werden, wodurch Zeit und Kosten bei der Herstellung der Drucker und beim Austausch der Polygone in den Druckern beim Kunden gespart werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Ausrichten eines durch ein Gehäuse (14) gehalterten optischen Bauteils relativ zu einer ringförmigen Unterlage (52), so daß das optische Bauteil von der Unterlage entfernt und auf ähnlichen Unterlagen wieder angebracht werden kann, ohne daß ein nochmaliges Ausrichten erforderlich ist, gekennzeichnet durch

eine Haltevorrichtung (50) mit einer Unterlage (52), die so angeordnet ist, daß sie in jede von zwei entgegengesetzten Richtungen um ihre Achse drehbar ist,

- mehrere verstellbare Pufferteile (70), von denen jedes (a) eine auf der Unterlage der Haltevorrichtung abnehmbar angeordnete Befestigungsplatte (72), (b) eine am Gehäuse des optischen Bauteils befestigte Buchse (76) und (c) ein sich auf der Befestigungsplatte abstützendes elastisches Element (74) aufweist, von dein ein Teil unter Bildung einer Fläche zum Aufbringen eines Klebstoffs in bezug zur Platte vorspringt, wobei die Befestigungsplatten so angeordnet sind, daß sie das Gehäuse des optischen Bauteils aufnehmen, so daß es auf der Unterlage dadurch zu liegen kommt, daß die Befestigungsplatten der Pufferteile voneinander beabstandet auf der Unterlage positioniert, die Buchsen der Pufferteile am Gehäuse befestigt und anschließend die Buchsen mit den elastischen Elementen in Eingriff gebracht werden,

mehrere auf der Unterlage angeordnete Arretiereinrichtungen (100), die mit dem Gehäuse in Eingriff bringbar sind, um dieses an die Unterlage anzudrücken, wobei die Einrichtungen (100) unabhängig voneinander einstellbar sind, um die Position des Gehäuses relativ zur Unterlage über mehrere Achsen zu steuern, und wobei die Einrichtungen (100) die Buchsen an die Befestigungsplatten andrücken und die elastischen Elemente zusammendrücken, so daß die Buchsen mit dem Klebstoff in Kontakt kommen, und

- Mittel (130) zum Messen der Winkelposition des auf dem Gehäuse angeordneten optischen Bauteils.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einrichtungen (100) einen verschwenkbaren Arm (114), einen an einem Endabschnitt des Arms angeordneten Stift (118) und Mittel (122) zum Bewegen des einen Endabschnitts des Arms in Richtung der und weg von der Unterlage aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einrichtungen (100) relativ zur Unterlage bewegbar ist, und zwar zwischen (1) einer ersten Position, in der der Stift (118) mit dem Gehäuse in Eingriff bringbar ist, und (2) einer zweiten Position, in der die Einrichtung von ihrer ersten Position zurückgezogen wird, so daß das Gehäuse auf der Unterlage positioniert oder von dieser abgenommen werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einrichtungen (100) Mittel (110) aufweist, mittels deren die Einrichtung in ihrer ersten Position arretiert wird.

5. Vorrlchtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit dem Arm verbundene Feder (120), die den Stift vom Gehäuse wegdrückt, und dadurch, daß die Bewegungsmittel eine am Arm befestigte Mikrometerschraube (122) aufweisen, die in Abhängigkeit von ihrer Drehung geringfügige Bewegungen des Stifts bewirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Vielzahl von auf der Unterlage angeordneten und mit dem Gehäuse in Eingriff bringbaren Positionierstiften (128) aufweist, und daß eine der Einrichtungen (100) relativ zur Unterlage in Richtung und weg vom Gehäuse bewegbar ist, wobei diese Einrichtung Mittel (126) aufweist, die bei der Bewegung der Einrichtung in Richtung Gehäuse mit diesem in Eingriff bringbar sind, um das Gehäuse an die Postionierstifte anzudrücken.